CALOR





Calor é a energia transferida entre dois ou mais sistemas devido a uma diferença de temperatura entre eles.

Por exemplo, quando pegamos um copo com chá quente a energia é transferida do copo para nossa mão e, quando pegamos um copo de água com gelo, a energia é transferida da nossa mão para o copo. Ou seja, quando dois corpos estão em contato, a transferência de energia ocorre do mais quente para o mais frio.

O calor é espontaneamente transferido do corpo que possui temperatura mais alta para o que possui temperatura mais baixa, e o calor só é transferido enquanto os corpos possuírem temperaturas diferentes entre si, isso porque uma vez que é atingido o equilíbrio térmico, os corpos adquirem a mesma temperatura e deixa de ocorrer o fluxo de energia, ou seja, calor.







pergunta

Os corpos possuem calor?




Não! Os corpos possuem energia.

Todos os corpos possuem o que denominamos energia interna que é a soma de todas as energias das moléculas no seu interior.

A energia interna é composta pela energia cinética da agitação molecular e dos átomos dentro das moléculas e pela energia potencial existente devido às forças entre essas moléculas.

Quando um corpo cede ou recebe calor significa que sua energia interna está diminuindo ou aumentando, pois ocorre uma transferência de energia. Então, diz-se que calor é uma energia em trânsito.



Mas, cuidado! O calor flui do corpo de maior temperatura para o de menor, mas isso não significa que flua do corpo de maior energia interna para aquele que possui menor energia, por exemplo, há mais energia interna em uma chaleira com água morna do que em uma xícara com água fervente, contudo, uma chaleira com água quente pode transferir mais calor para outro corpo do que uma xícara com água na mesma temperatura.





pergunta

Como medimos calor?




Como calor é energia em trânsito entre dois sistemas, sua unidade de medida no Sistema Internacional é a mesma unidade de energia, isto é, o joule [J].

Também é muito comum o uso da caloria [cal] ou quilocaloria [kcal ou Cal].

A caloria é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1g de água líquida de 1oC. O conteúdo energético dos alimentos é, normalmente, medido em quilocalorias, que equivale a 1.000 calorias, ou seja, é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1kg de água em 1oC, portanto, 1kcal = 1Cal = 1000cal.

Foi James Prescott Joule quem verificou a relação entre o calor e a energia mecânica, isto é, que uma caloria corresponde a 4,186 joules (1cal = 4,186J), com uma experiência que levou seu nome: Experiência de Joule.

Muitos aparelhos elétricos utilizam a Unidade Térmica Britânica ou BTU de British Thermal Unit, que é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 libra (=0,45kg) de água líquida de 1oF.

Por exemplo, os aparelhos de ar condicionado ou aquecedores de ambiente são classificados quanto à quantidade de calor que podem ceder ou retirar do ambiente em uma hora. Cada BTU corresponde a 252 calorias (1BTU = 252cal).

Resumindo:

1kcal = 1Cal = 1000cal = 3,968BTU = 4186J






pergunta

As substâncias necessitam da mesma quantidade de calor para sofrerem mesma variação de temperatura?




Em geral, quando duas substâncias recebem ou cedem calor, durante um mesmo intervalo de tempo, a variação de suas temperaturas é diferente.

Podemos aquecer um pouco de água e a mesma quantidade de ferro, a uma mesma temperatura. Verificaremos que o ferro sofrerá a elevação da temperatura em muito pouco tempo, enquanto que a água precisará de mais tempo para alcançar a mesma variação da temperatura alcançada pelo ferro.

Essa quantidade de calor necessária para variar a temperatura de uma certa quantidade de substância é chamada de Capacidade Térmica (C). Em uma troca de calor entre duas substâncias diferentes, a temperatura de equilíbrio térmico fica mais próxima da que possui maior capacidade térmica. Se a substância for a mesma, a temperatura de equilíbrio será a média da temperatura dos corpos envolvidos.

A capacidade térmica de um corpo é proporcional à massa e ao calor específico da substância que compõem o corpo, o que pode ser resumido pela equação C = mc, onde a constante c é denominada calor específico da substância. Veja a simulação:



Define-se o Calor Específico (c) como a quantidade de calor necessária para elevar em 1oC, 1g da substância. Por exemplo, o calor específico da água é igual a 1,0 cal/gºC, significa que é necessário fornecer uma quantidade de calor de 1,0 cal para aquecer 1,0 g de água de 1ºC.

Quanto menor o calor específico de uma substância, mais facilmente ela pode sofrer variações em sua temperatura. Veja a simulação para a mesma massa de três substâncias diferentes que recebem a mesma quantidade de calor.





pergunta

Qual a diferença entre capacidade térmica e calor específico de uma substância?



O calor específico depende somente da substância, não da quantidade de massa, pois ele é definido com a quantidade de calor necessária para elevar uma unidade de massa de um grau Celsius (ou Kelvin, ou Fahrenheit). A capacidade térmica, além de depender do calor específico da substância, depende da massa do corpo.





A transferência de calor entre os corpos é chamada de propagação do calor.


Façamos alguns exercícios!